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矿床水文地质勘察的地球物理和地球化学方法

2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】：遥感技术应用主要有以下几点:表11-8物探方法在矿区水文地质勘察中的应用探测矿区的主要导水构造。矿区水文地质勘察中应用水化学勘测查明水文地质条件的实例较多,现说明如下。

11.5.5.1 物探方法

在矿床水文地质勘察中,常使用物探方法探测矿区地下水。虽然物探工作在矿区水文地质工作中的应用目前尚有局限性,但从发展的观点看,随着物探技术的发展和仪器精度的提高,它能较快、较省地查明矿床水文地质条件,是一种很有前途的探测手段,在矿床水文地质勘察工作中应用效果比较好,物探方法在矿区水文地质勘察中的应用见表11-8。

11.5.5.2 遥感技术

遥感是采用多种测量技术获得信息的方法,如卫星照片、航空摄影、多光谱扫描、微波辐射、航空测试雷达等的利用,一般适用于面积较大的调查。

矿区水文地质勘察一般调查面积较小,故以往应用遥感技术较少,但近几年的工作发现,遥感技术在矿床水文地质勘察中应用,不仅能大大加快矿区水文地质测绘速度,而且还能判别一些对矿床充水影响较大,在地表又难以察觉的一些导水断裂、裂隙密集带或者其他导水隐伏构造。对于矿区水文地质条件的分析,矿床的充水水源补给途径或突水预测,岩溶陷落柱的研究,防治水方案选择等均能起到有效的作用。遥感技术应用主要有以下几点:

表11-8　物探方法在矿区水文地质勘察中的应用

(1)探测矿区的主要导水构造(包括隐伏的导水构造)。

(2)运用卫星相片对区域水文地质工程地质条件作进一步的评价,详细界定各级水文地质单元划分的可靠性,补充、修改已有的水文地质图。

(3)判断浅层地下水分布、径流特征、与地表水体互补关系,判断地表水体的渗漏段。

(4)研究地热异常带的位置。

(5)显示各种构造形迹、研究含水与阻水断层带。

由于遥感技术在矿区水文地质工作中的作用已日趋明显,故有关地质勘探部门已制定了今后的主攻方向,主要是在总结以往工作的基础上建立一套切合矿区水文地质工作的遥感水文地质探测方法[87]。

11.5.5.3 水文地球化学勘探

地下水由于所处环境,含水介质、补给、径流、排泄条件各式各样,水质差异较大,在矿床水文地质研究中,可根据钻孔、泉井、矿坑及地面河流的水化学特征,判断地下水的循环部位、补给来源、补给方式、径流方向等[88,89]。

矿区水文地质勘察中应用水化学勘测查明水文地质条件的实例较多,现说明如下。

1.地下水水质的常规分析

利用水质对比方法确定矿坑水的补给水源时,除需大规模取样对各个水点进行普查以外,还需作各水点丰、枯两季水质对比,重要的水点还应进行水质动态长期观测。只有在掌握大量资料的情况下,评判的可靠程度才能提高[89]。

表11-9　山东枣庄柴里煤矿地下水水化学分带特征(据　刘启仁,1995)

山东枣庄柴里矿井田位于微山湖畔,地势平坦,第四系冲、湖积沉积物厚80～120m,其地层分布情况和地下水化学分带特征分别见图11-11和表11-9。该矿在1971年7月在304工作面采三分层煤时的涌水,经分析水质类型是HCO3-SO4-Ca-Na-Mg型,总矿化度0.47g/L,显示出Q下含水层的水质特征。以后几次突水后水质显示的情况也相类似,说明了采动裂隙仅能波及Q下含水层,浅部煤层开采对Q上含水层没有波及。实践证明在浅采区留有一定的安全煤柱情况下,虽然采动后地面沉降而在地表形成了大片水域(局部深达9m),Q上含水层及地表水对采矿均没有造成影响,从而确定了补给边界。各地层水均在矿坑试采过程中发生多次涌水(表11-9、图11-11)。

2.水中硫酸根等值线图

老窖区(废旧矿坑)积存水常含有大量的,多具强酸性,对井下设备、矿山环境会造成严重的腐蚀或污染,影响较大。若将地面及矿坑内水点硫酸根含量绘制等值线图,根据等值线图合理布置坑道可使矿山开拓少受强酸性的老窖水威胁。

图11-11　柴里矿水文地质分带剖面图(据　刘启仁,1995)

图11-12　四盘区矿井水等值线图(据　张正浩,1984)

1—等值线;2—煤层底板等值线;3—实际探水线;4—老窖边界

山西霍县矿务局曹村煤矿浅部有110处老窖,大都积水,又居高临下,随时都给矿山开采带来威胁。煤矿根据水文地质调查资料编制了四盘矿井等值线图(图11-12),成功地解决了矿山老窖区突水预测问题。

3.地下水中溶解氧含量

氧在水溶液中有较大的溶解度。其溶解量多少除与压力、温度等因素有关外,还与地下水循环交替条件关系密切,某些矿区明显地反映出随水量增大,含氧量增大,而水量增大又往往与径流条件畅通、补给良好、积极循环等相关。

河北峰峰矿区下三煤层(约占总储量的47%),因受地下水的严重威胁而难以开采[90]。为开采这一煤层,峰峰一矿对石炭系大青石灰岩含水层(以下简称大青水)做试验性放水试验,目的是为了解其与奥陶系石灰岩含水层(以下简称奥灰水)的联系及补给强度,在放水期间分别对矿坑出水点、钻孔、泉井等41处水点进行溶解氧测定,研究溶解氧含量变化与矿坑水的关系。

成果中反映的特征是:大青水个别孔溶解氧含量较高(4.4～5.8ppm),其余各孔在1～2.2ppm之间,而毗邻二矿和黑龙泉奥灰水溶解氧含量均在5～8ppm之间,说明此区大青水的径流远远不如奥灰水,如图11-13所示。

图11-13　峰峰煤矿大青水溶解氧探测曲线图(据　梁仲华等,1983)

1—下架煤;2—大青煤;3—大青灰岩

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